Deformasi Tanah Ekspansif Terstabilisasi Dengan Menggunakan Waste Foundry Sand Dan Fly Ash

Srie Gunarti, Anita Setyowati and Dr. Eng. Ir. Yulvi Zaika, M.T. and Prof. Dr. Ir. As'ad Munawir, M.T. and Ir. Eko Andi Suryo, M.T., Ph.D. and Dr. Ir. Harimurti, M.T. (2024) Deformasi Tanah Ekspansif Terstabilisasi Dengan Menggunakan Waste Foundry Sand Dan Fly Ash. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Konstruksi jalan di atas tanah ekspansif banyak menghadapi permasalahan seperti lendutan, retak memanjang, retak melingkar dan retak menyebar pada konstruksi jalan akibat sifat kembang susut yang besar akibat perubahan kadar air. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi deformasi subgrade yang dibebani pada kondisi kadar air optimum dan kondisi basah, sehingga dapat tercipta solusi perbaikan tanah ekspansif dengan memanfaatkan material lokal berbasis limbah industri yaitu Foundry Sand dan Fly Ash dengan desain yang sesuai. Pemanfaatan bahan lokal berbasis limbah sangat diperlukan terkait dengan penghematan biaya, pengelolaan sumber bahan dan lingkungan, selain meningkatkan kinerja perkerasan jalan yang dipersyaratkan. Berbagai macam metode telah dilakukan untuk perbaikan tanah ekspansif, namun yang umum dilakukan adalah perbaikan dengan bahan yang mahal dan sulit diproduksi. Metode penelitian berupa eksperimen laboratorium dan analisis dengan melakukan serangkaian uji fisik, kimia, dan mekanis antara lain microstructure analysis, uji California Bearing Ratio, Triaxial, swelling test, menggunakan standar ASTM pada tanah natural dan tanah yang distabilisasi dengan Fly Ash dan Waste Foundry Sand. Dilakukan pemodelan lapisan subgrade dengan lapisan yang terdiri dari kombinasi material tanah natural dan tanah terstabilisasi untuk dilakukan uji pembebanan dan pengembangan. Hasil uji model fisik laboratorium diverifikasi melalui pendekatan elemen hingga. Hasil penelitian menunjukkan tanah ekspansif yang tidak distabilisasi memiliki nilai CBR unsoaked sebesar 8,98% dan CBR soaked yang sangat rendah yaitu 0,94% dengan swelling potential 9,820%. Berdasarkan uji CBR dari seluruh varian, komposisi Fly Ash dan Waste Foundry Sand yang optimum ditemukan pada kadar 9% FA dan 15% WFS terhadap berat kering tanah yaitu sebesar 16,02% (kondisi unsoaked) dan 6,46% (kondisi soaked). Hasil uji eksperimen pemodelan subgrade skala laboratorium menunjukkan bahwa subgrade tanah terstabilisasi setebal 30cm (V4) pada kadar air optimum menghasilkan daya dukung ultimit (qult) tertinggi yaitu 890 kPa dengan penurunan 6 mm. Bearing capacity ratio didapatkan sebesar 2,87 dengan persentase peningkatan qult sebesar 187,09% terhadap qult varian normal (V0). Hasil uji pembasahan dan pengembangan pada subgrade tanah terstabilisasi ketebalan 30cm (V4) menunjukkan angka swelling yang lebih kecil dari subgrade V0, mampu mereduksi swelling dari 7% menjadi 3,7% akibat perubahan kadar air. Waste Foundry Sand dan Fly Ash sebagai material lokal untuk stabilisasi tanah dasar memiliki keuntungan teknis dan ekonomis untuk pembangunan berkelanjutan.

English Abstract

Road construction on expansive soils faces many problems such as deflection, longitudinal cracking, circular cracking, and spreading cracking in road construction due to large shrinkage properties due to changes in moisture content. This research aims to evaluate the deformation of subgrade loaded at optimum moisture content and wet conditions, to create expansive soil improvement solutions by utilizing local industrial waste-based materials namely Foundry Sand and Fly Ash with appropriate design. Utilizing local waste-based materials is necessary for cost savings, management of material sources, and the environment, in addition to improving the required pavement performance. Various methods have been used to repair expansive soils, but the most common is repair with materials that are expensive and difficult to produce. The research method is laboratory experimentation and analysis by conducting a series of physical, chemical, and mechanical tests including microstructure analysis, California Bearing Ratio test, Triaxial, swelling test, using ASTM standards on native soil and soil stabilized with Fly Ash and Waste Foundry Sand. Modeling subgrade layers consisting of a combination of native soil and stabilized soil materials was carried out for loading and swelling tests. The laboratory physical model test results were verified through the finite element approach. The results showed that the unstabilized expansive soil has a CBR unsoaked value of 8.98% and a very low soaked CBR of 0.94% with a swelling potential of 9.820%. Based on the CBR test of all variants, the optimum composition of Fly Ash and Waste Foundry Sand is found at 9% FA and 15% WFS to the dry weight of the soil which is 16.02% (unsoaked condition) and 6.46% (soaked condition). The results of laboratory scale subgrade modeling experiments showed that the 30cm thick stabilized soil subgrade (V4) at optimum moisture content produced the highest ultimate bearing capacity (qult) of 890 kPa with 6 mm settlement. The bearing capacity ratio was found to be 2.87 with a percentage increase in qult of 187.09% against the normal variant qult (V0). Saturation and swelling test results on 30cm thick stabilized soil subgrade (V4) showed a smaller swelling value than the V0 subgrade, able to reduce swelling from 7% to 3.7% due to changes in water content. Waste Foundry Sand and Fly Ash as local materials for subgrade stabilization have technical and economic advantages for sustainable development.

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	062407
Uncontrolled Keywords:	perbaikan tanah, subgrade, tanah ekspansif, foundry sand
Divisions:	S2/S3 > Doktor Teknik Sipil, Fakultas Teknik
Depositing User:	Unnamed user with username nova
Date Deposited:	07 Oct 2024 03:24
Last Modified:	07 Oct 2024 03:24
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/228318

Text (DALAM MASA EMBARGO) Anita Setyowati Srie Gunarti.pdf Restricted to Registered users only Download (11MB)

Actions (login required)

View Item